Пилотируемый квадракоптер

[Splice]

Моторы 40 кг

Дополню, не только в управляемости дело.
ДВС - 1
МоторЫ - 40кг.

А если поставить турбинку, типа Capstone.....

Вот реально, если двигателей несколько, то напрашивается гибридная схема..   Я уж молчу про самолеты, но на воде - точно.
Есть мысли попробовать. Вот представьте, катамаран. Два ДВС, две подрульки, генератор для электрики..   Вот нахрена огород городить, если можно поставить турбинку-генератор или дизель-генератор, а всю СИЛУ на электро? Тем более, что управление, включая дистанционное, гораздо проще сделать. Чем троса тянуть (рулевые, газ-реверс), да еще, если рулевой пост не один, так вообще заморока..


Так и со всем летающим. Пока один двигатель, еще куда ни шло, как мульти, особенно квадро, гекса и прочее О, так уж явно гибрид.

 

[questioner]

Так в чем смысл гибридной установки

Теперь по массе батареи:

Приблизительный расход бензина ДВС при максимальном КПД  300 мл/кВт*ч из бака 40 литров можно получить 133 кВт*ч энергии, которой хватит на несколько часов полета.

Li-pol батарея соответствующей емкости весит 940 кг   ;D и стОит 50 000 баксов. Только поэтому электролеты до сих пор не летают (и даже volocopter только несколько минут)

Гибридная установка на базе ДВС полностью решает проблему + с появлением более емких/легких/дешевых аккумуляторов никто не мешает выбросить двс+генератор и поставить 130 кг этих замечательных, но пока несуществующих батареек.

Дополню, не только в управляемости дело. 

Конечно не только, замена трансмиссии на провода несколько технологичней, чем тянуть карданы, не правда ли? Но для летательных аппаратов именно управляемость и возможность аварийного полета от акб - самые решающие факторы. Такой летательный аппарат будет иметь мало общего с традиционными - взгляните на тот же волокоптер, он легко управляется джойстиком. В перспективе можно установить лазерные сканеры местности (к стати ничего сложного - технология лазерного дальномера, совмещенная с технологией лазерного принтера) тогда полетный контроллер сможет уберечь от любых столкновений даже самого неопытного пилота.

Что я, что немцы не просто так пришли к гибриду - на сегодняшний день это единственная ИЗ ДОСТУПНЫХ технология, позволяющая полноценно летать на электроприводе.

 

[vert]

Смысл ТОЛЬКО!!! в управлении ...Полетный контроллер, оснащенный трехосевыми электронными гироскопами и инерционными датчиками самостоятельно, без участия пилота следит за положением летательного аппарата в пространстве.

По мне так лучше подсоединить этот контроллер к рулевым машинкам  и с ДВС получить гораздо более эффективный по стоимости,массе полезной нагрузки и продолжительности полета беспилотный вертолет с пассажиром на борту! Чем он хуже то?

замена трансмиссии на провода несколько технологичней, чем тянуть карданы, не правда ли?

А что можно сделать легкий электромотор 100квт  и с оборотами 400 об/мин?
Да и управлять только оборотами на большом вертолете нельзя, только на маленьких винтах, также как и летать на скорости на жестком винте без управления автоматом перекоса.  Пока это все мечты, недостижимые на современном этапе развития авиации. Немцы то три года на волокоптере от взлета без пилота с пилотному варианту шли, да и на скорости пока не могут еще летать.

 

[Anatoliy.]

Электродвигатель может давать максимальную мощность на любом режиме и изменяться она может несколько [highlight]МИЛЛИЛНОВ[/highlight]! раз в секунду, так, как нужно.

Вы это пошутили или "завернули" покрасивше?
Вы представляете что такое несколько миллионов раз в секунду?
Вы что нибудь слыхали про индуктивное сопротивление не аэродинамическое, а электрическое?

Вот сейчас передо мной стоит проблема. Надо узнать максимальную скорость вращения шагового электродвигателя. И эту максимальную скорость ограничивает именно индуктивное сопротивление.

Так что Ваше заявление о[highlight] "МИЛЛИОНАХ"[/highlight] несколько преувеличено.
Но и это не всё.
То что возможно для модельного двигателя не возможно для 100 кВт двигателя по причине инерционности.
Намного проще и быстрее управлять не оборотами двигателя, а углом атаки лопастей воздушных винтов.

Надежды на некую выгоду в гибридной энергетической установки как Вы её представили так же эфимерны. Проще поставить два или три двигателя как ставят на "порядочных" вертолетах и проблема будет решена многократно проще, надежнее и легче по весу.
Вес механической трансмиссии так же будет заметно меньше чем генератор + электродвигатели+ схемы управления + электропровода.
Так что в авиации гибридность по схеме ДВС - генератор - электродвигатель бесперспективны.
А вот гибридность по типу топливные элементы - электродвигатели имеет все права на существование. КПД такой гибридной установки может превысить традиционный ДВС более чем в два раза.

 

[questioner]

беспилотный вертолет! Чем он хуже то?

;D для каких целей? Для тех, которым посвящена тема он хуже тем, что беспилотный - создавайте новую тему, мы обсудим + и - вашей идеи.

А что можно сделать легкий электромотор 100квт  и с оборотами 400 об/мин?

Можно! Но мы здесь обсуждаем квадро или мультикоптеры, там обороты около 1500.

Да и управлять только оборотами на большом вертолете нельзя

никто большой вертолет здесь не обсуждает.

Немцы то три года на волокоптере от взлета без пилота с пилотному варианту шли

Так и я об этом же, что вся загвоздка в том, что никому не охота разрабатывать с нуля то, что никто еще не делал. Дело не в отсутствии технологий и их доступности.

да и на скорости пока не могут еще летать.

Батарейки у них нет, позволяющей такой полет при приемлемой массе. То что на ролике - все, на что способна их сегодняшняя батарейка. Как только обкатают гибрид - полетят на достаточных скоростях.

 

[vert]

А вот гибридность по типу топливные элементы - электродвигатели имеет все права на существование. КПД такой гибридной установки может превысить традиционный ДВС более чем в два раза. 

Все равно не понимаю при чем тут кпд?
С ДВС я перемещаю 100кг полезной нагрузки со скоростью 150 км/час  на допустим 300км. С топливным элементом на водороде аппарат под ту же полезную нагрузку  и его эксплуатационные расходы  будут дешевле из-за какого -то высокого КПД? Сказки!

 

[vert]

Но мы здесь обсуждаем квадро или мультикоптеры, там обороты около 1500

никто большой вертолет здесь не обсуждает.

Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. Я думал  тема была  про пилотируемый аппарат?

 

[questioner]

Так что Ваше заявление о "МИЛЛИОНАХ" несколько преувеличено.

Вы поняли так, как вам хотелось. Речь шла о скорости корректировок.

Надежды на некую выгоду в гибридной энергетической установки как Вы её представили так же эфимерны

- постулируете!

Намного [highlight]проще[/highlight] и быстрее управлять не оборотами двигателя, а углом атаки лопастей воздушных винтов.

[highlight]Проще[/highlight] поставить два или три двигателя как ставят на "порядочных" вертолетах и проблема будет решена многократно [highlight]проще[/highlight], надежнее и легче по весу.

Проще, проще... Проще совсем ничего не делать. Компьютер, с которого вы пишете комментарии очень технически сложен, но он работает, надежен и дешев в производстве, повторяем и имеет стабильные четкие характеристики, тогда как каждый традиционный ЛА требует постоянного кропотливого и дорогого ковыряния, чтобы он мог хоть немного безопасно летать.
Я наверное зря вступил с вами в холивар, предлагаю закончить его в самом начале (я почитал ваши посты на форуме - мне достаточно)  :-X

 

[Anatoliy.]

Все равно не понимаю при чем тут кпд?
С ДВС я перемещаю 100кг полезной нагрузки со скоростью 150 км/часна допустим 300км. 

Я на все 100 % разделяю Ваше мнение и сам пока не вижу перспектив для топливных элементов в массовой авиации. Уж больно дороги эти катализаторы и пока тяжелы сами топливные элементы.
Про аккумуляторы вообще можно забыть.
Стоит посчитать количество электронов в отрицательном электроде и прибавить вес положительного электрода гипотетического аккумулятора, так все розовые мечты на некий супер-пупер аккумулятор будущего растает как утренний туман.

 

[Anatoliy.]

Anatoliy. писал(а) Сегодня :: 20:36:59:
Так что Ваше заявление о "МИЛЛИОНАХ" несколько преувеличено.

Вы поняли так, как вам хотелось. Речь шла о скорости корректировок.

Видать Вы в школе прогуляли практически всю физику, так что Ваше предложение вполне можно переадресовать в Ваш адрес.

Я наверное зря вступил с вами в холивар, предлагаю закончить его в самом начале (я почитал ваши посты на форуме - мне достаточно) 

Как Вам уже сказали

Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. 

 

[questioner]

Ну вот и славненько !!!  [smiley=2vrolijk_08.gif]

Обратите внимание, в последнем видео, насколько резко мотор меняет скорость вращения на слух вполне понятно
http://www.en.net.ua/diaz/emotor/?var=motor2

8 таких моторов с такими же винтами дадут 200 кг тяги при потребляемой мощности менее 50 кВт. При этом каждый двигатель имеет 5 кратный запас мощности, который и обеспечивает столь быстрые переходы оборотов. Еще - каждый мотор может мгновенно переходить в генераторный режим настолько же резко снижая обороты винта. Выработанная мощность может при этом перераспределяться на те винты, на которых необходимо повысить обороты для стабилизации ЛА.

 

[questioner]

Я думал  тема была  про пилотируемый аппарат?

Пилотируемый, но не вертолет. Название темы написано над каждым постом, в чем проблема просто взять и прочитать?

 

[kamuta]

...Прикинем на 100 кВт-ную системуПо массе:BLDC 2,5 кВт/кг * 2 т.к. генератор+моторыСиловой контроллер 11 кВт/кгДВС поршневой 1.3 кВт/кгLi-pol АКБ 200 Вт*ч/кгПолучаем грубо:Моторы 40 кгГенератор 40 кгКонтроллер 10 кгДВС 80 кгАКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВтИтог 180 кг - вес силовой установки, трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВтЕсли использовать в качестве ДВС турбину- вес будет еще меньше, а КПД выше + выхлопная струя турбины направленная вниз даст немалый прирост КПД.Правда все это нужно разрабатывать, считать, изготавливать...

В реальности всё ещё легче - Моторы 40 кг, "Чумаданчик" FC STACK  20 кг, Контроллер 4 кг,  Бак с топливом на 5 часов 40 кг, АКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВт
Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт

P.S. кстати - из моторов постоянные магнитики я повыкидывал за ненадобностью...

 

[Anatoliy.]

Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт 

Что Вы называете спас-системой?
Это тот режим работы электродвигателей в течении одной минуты?

Но это только режим работы силовой установки.

И на какой высоте можно будет летать с такой "спас-системой"?

А если оторвется проводок от аккумулятора?
А если лопасти оторвутся?
А если заклинят пару электродвигателей?
А если "гавкнется" контроллер"?

 

[Anatoliy.]

В реальности всё ещё легче - Моторы 40 кг, "Чумаданчик" FC STACK20 кг, Контроллер 4 кг,Бак с топливом на 5 часов 40 кг, АКБ 10 кг - 1 минута на полной мощности 100 кВт
Итог 114 кг - вес силовой установки (с топливом на 5 часов), трансмиссии и спас-системы мощностью 100 кВт 

Выкидываем электродвигатели, контроллер, провода, аккумулятор и заменяем это на механическую трансмиссию с весом не более 20 килограмм.
В итоге получаем силовую установку легче, надежнее и дешевле, а летательный аппарат сможет либо дольше летать, либо больше поднимать в воздух.
А спас-систему надо ставить ту, которая предназначена для спасения.

В байку о том, что скорость электродвигателя под 10 кВт можно изменять со скоростью в миллион раз в секунду забудьте.
Банальный автомат перекоса вертолета изменяет циклический угол лопастей со скоростью около 10 раз в секунду.
Ни один электродвигатель с мощностью порядка 10 кВт  не сравнится с автоматом перекоса (канал общего шага) по скорости изменения скорости вращения для отработки силы тяги воздушного винта как это делает общий шаг в автомате перекоса.
И не слушайте авиамоделистов.
У них инерциальные силы в сотни раз меньше, чем в человекообитаемом летательном аппарате.

 

[questioner]

Как Вам уже сказали
vert писал(а) Вчера :: 18:55:16:
Тогда понятно, извините. удаляюсь, авиамодельки мне не интересны. 

Как-то не по-мужски: сказал и не сделал  :exclamation  :-?

 

[questioner]

В реальности всё ещё легче

Легче-легче, я при грубых расчетах (прикидках) всегда делаю большой запас в худшую сторону. Многолетняя привычка, которая помогает в практике. Найдется что-то, что не учел, а у тебя запас процентов 30 )) приятно.

 

[kamuta]

Что Вы называете спас-системой?Это тот режим работы электродвигателей в течении одной минуты?

Это не мое выражение - просто скопировал у questionerа... но роль парашюта этот режим автопилота вполне может сыграть...

Я на все 100 % разделяю Ваше мнение и сам пока не вижу перспектив для топливных элементов в массовой авиации. Уж больно дороги эти катализаторы и пока тяжелы сами топливные элементы.Про аккумуляторы вообще можно забыть.Стоит посчитать количество электронов в отрицательном электроде и прибавить вес положительного электрода гипотетического аккумулятора, так все розовые мечты на некий супер-пупер аккумулятор будущего растает как утренний туман. 

ТЭ конечно дорогие, но вертолеты ещё дороже
Могу назвать несколько аккумуляторов СЕГОДНЯшнего дня, которые не превысят вес бензина на ту же дальность (причем именно электронов в них меньше миллиграмма)...

 

[questioner]

Могу назвать несколько аккумуляторов СЕГОДНЯшнего дня которые не превысят вес бензина на ту же дальность

Ну, это скорее всего фейки, которых масса в сети. Энергоемкость горючего топлива пока значительно выше ЛЮБОЙ из официально существующих батарей.

Гибридная установка - доступный с технической точки зрения компромисс. С развитием топливных элементов ДВС может быть заменен на них. Пока и топливные элементы не блещут ни долговечностью, ни массо-габаритными характеристиками. Опять же в сети масса фейков и на тему "английские ученые создали топливный элемент весом 1 грамм и мощностью 1 мегаватт!!!"

 

[questioner]

Насчет инерционности, якобы не позволяющей управлять ЛА, изменяя лишь обороты несущих винтов:

НИ ОДИН "умник" не привел расчетов, даже приблизительных. Те расчеты, и отрицательные результаты испытаний, которые делались в прошлом веке справедливы для СУ на базе ДВС того времени.
При большом количестве легких винтов, приводимых в движение легкими и мощными двигателями доступные скорости смены режимов в десятки раз выше. Кроме того, многое зависит от реализации системы управления.

Не будем уподобляться крикунам, давайте грубо прикинем, используя нехитрый расчет, как тру инженеры:

Возьмем за прототип тот же волокоптер VC-200, но суммарная номинальная мощность пусть будет не 45 как у оригинала, а 100 квт.

Так BLDC - двигатель, массой 2 кг, номинальной мощностью 5 кВт кратковременно может выдавать как минимум двухкратную мощность без ущерба для обмоток.

Для расчетов нам потребуется момент инерции ротора с винтом. Чтобы особо не париться я накидал 3D модель в Solid-е. Винт из стеклопластика, ротор двигателя из стали.
Момент инерции винта диаметром 150 см - 0.55 кг*м кв
Ротора - 0.2 кг*м[sup]2[/sup]
Итого 0.75 кг*м[sup]2[/sup], едем дальше

Пиковая мощность нашего мотора = 10 кВт = 10000 Дж/с

Соответственно за 1 секунду наш мотор может, не напрягаясь, изменить кинетическую энергию ротра с винтом  на 10000 дж.

дельта Ек=(I*дельта w[sup]2[/sup])/2 , где I - момент инерции ротора с винтом, а дельта w - изменение угловой скорости =>

дельта w= корень (2*10000/0,75) ~ 163 рад/с ~ [highlight]1557 об/мин[/highlight]

Итог - если не учитывать силу инерции потока, то за секунду мотор может ПОЛНОСТЬЮ ОСТАНОВИТЬ несущий винт!!!
Какого еще быстродействия надо? Засуньте ваш автомат перекоса прямо себе в вертолёт - там ему самое место.

Тут многие хвастаются знаниями физики, а кто их применять будет, БАТЕНЬКИ?! [highlight]Сферический школьный курс в вакууме!!![/highlight]  :STUPID

P.S. Предчувствуя опусы по поводу возникновения некомпенсированных реактивных моментов при резком торможении/разгоне винтов опишу выход из положения: при многовинтовой схеме, диаметрально (относительно центра ЛА) противоположные винты должны иметь одинаковое направление вращения, а система управления при торможении одного винта создает такой же по величине разгоняющий момент на противоположном - реактивные моменты симметрично компенсируют друг друга.

В свете вышеизложенного Возможность существования эффективного гибридного мультикоптера с управлением лишь оборотами считаю доказанной  (см. также предыдущую стр.)  С эмоциональной болтовней просьба не беспокоить, с конструктивной критикой - велкам !!!